1、 机械设计作业集- 1 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期第十章 齿轮传动一、选择题101 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有_A、G_；应圆整的有D、E_；没有标准化也不应圆整的有 B、C、F、H、I 、J。A 斜齿轮的法面模数 mn B 斜齿轮的端面模数 mt C 直齿轮中心距 aD 斜齿轮中心距 a E 齿宽 B F 齿厚 s G 分度圆压力角 H 螺旋角 I 锥距 R J 齿顶圆直径 da102 材料为 20Cr 钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是_B_。A 整体淬火 B 渗碳淬火 C 调质 D 表面淬火103 将材料为 45 钢的齿轮毛坯加
2、工成为 6 级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_A_为宜。A 滚齿、表面淬火、磨齿 B 滚齿、磨齿、表面淬火 C 表面淬火、滚齿、磨齿 D 滚齿、调质、磨齿104 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应_B_。A 分度圆直径不变增大模数 B 增大分度圆直径C 分度圆直径不变增加齿数 D 减小齿宽105 为了提高齿轮齿根弯曲强度应_A _。A 增大模数 B 增大分度圆直径 C 增加齿数 D 减小齿宽106 一减速齿轮传动，主动轮 1 和从动轮 2 的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的弯曲应力_A_。A F1F2 B F1H2 B H1YFa2 B YFa1F2。大、小齿轮弯曲强
3、度相等的条件是：1212 FFFaSaSYY或12 H机械设计作业集- 5 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期试分析一对标准直齿圆柱齿轮传动，在中心距和传动比一定的情况下，齿数和模数的不同选择方案各有何利弊? 答：齿数增大，模数减小，则：1、重合度 ，传动平稳；2、齿高 h，滑动系数，磨损；3、da，齿轮重量，切削量；4、齿轮弯曲强度。齿宽系数 d 的大小对齿轮传动的尺寸和强度影响如何?选取时要考虑哪些因素? 答：齿宽系数 d 越大，则齿轮的有效齿宽越大，齿轮的承载能力越强，强度越高；但齿宽越大，齿轮的偏载越严重，使得载荷分布不均匀，K 增大，计算应力增大，强度降低。
4、因此，要根据支承方式适当选择齿宽系数 d。1045 在圆柱齿轮传动设计中，为什么通常取小齿轮的宽度大于大齿轮齿宽?在强度计算时是采用哪个齿宽?圆锥齿轮传动又如何? 答：因为轴系零件和箱体存在加工和装配误差，使得两齿轮轴向错位而减小了轮齿的接触宽度，为了保证轮齿的接触宽度，通常取小齿轮的宽度大于大齿轮齿宽。在强度计算时采用的有效齿宽是大齿轮的齿宽。圆锥齿轮则两齿轮的齿宽取为相等，因为圆锥齿轮的轴向位置可以调整，而且要求两齿轮的锥顶重合，大端面应当对齐。1046 在齿轮传动中，载荷分布不均匀系数 K与哪些因素有关？可采取哪些措施减小 K？答：载荷分布不均匀系数 K考虑载荷沿轮齿接触线分布不均匀的影
5、响，这主要是由于系统变形（轴、轴承、箱体等）引起的，有弯曲变形和扭转变形，可采取如下措施减小 K：1、提高轴、轴承、机架的刚度；2、提高齿轮的制造、安装精度；3、尽量使齿轮相对轴作对称布置，避免悬臂布置；4、适当减小齿宽；5、转矩从远离齿轮端输入；6、重要传动中的齿轮作成鼓形齿。1047 有一对标准直齿圆柱齿轮传动。有关参数和许用值如下表，试分析比较哪个齿轮的弯曲疲劳强度高? 哪个齿轮的接触疲劳强度高?答：齿 轮 m z YFa Ysa b F H1 2mm 20 2.8 2.2 45mm 490MPa 570MPa2 2mm 50 2.4 2.3 40mm 400MPa 470MPaSaFt
6、FYbK EHtHZubdK1机械设计作业集- 6 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期弯曲强度可比较齿轮 1 的弯曲强度高。接触强度可比较 和显然 ，齿轮 1 的接触强度高。1048 现有 A、B 两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动。其参数如下表所示。其材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同。试分析比较这两对齿轮接触强度及弯曲强度的高低。 解：两对齿轮的材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同，即表示其许用应力都相同，只需比较其计算应力的大小。A: d1=mz1=240=80mm B: d1=mz1=420=80mm弯曲强度：每对齿轮都是小齿轮的弯曲应力大，只算
7、小齿轮的弯曲应力。A：B：B 对齿轮的弯曲强度高。接触强度：A：B：两对齿轮的接触强度一样高。1049 一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中心距和许用应力不变，小齿轮转速 n1 从 960 r/min 降为 720 r/min。试问要改变何参数，并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证该传动具有原来的抗弯曲强度?答：由于转速下降，使得传递的扭矩增加，有齿 轮 对 m z1 z2 bA 2 40 90 60B 4 20 45 6054.792.8011SaFYH6.3.2221 042674211111 .YmYbKTYbmFSaFSaFSat 285tK.d0176.42121
8、1 dZubdKTZubdFEHEHtH .221211 KEEt 9059011PnT72HBA机械设计作业集- 7 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期即扭矩增加为原来的 倍。由弯曲应力计算公式只有改变齿宽 b，并使其等于原用值的 1.333 倍才能保证该传动具有原来的抗弯曲强度。1050 两级齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？答：斜齿圆柱齿轮应置于高速级，这是因为斜齿轮在高速级时相对于低速级时的轴向力小，可使轴承受力较小。若为直齿锥
9、齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级，这是因为高速级速度高、受力小，锥齿轮的尺寸较小，便于加工。1051 （3）答：齿轮 4 的接触强度最弱。1051 图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速级齿数 z1=44, z2=94，模数 m12=2.5 mm，中心距 a 12 = 175 mm，齿宽 b2= 90mm；低速级齿数 z3=40，z 4=75，模数 m34= 3 mm，中心距 a34 =175 mm，齿宽 b4=100 mm；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分别为： H1 H3= 550 MPa， H2 H4=420MPa；传动的摩擦损耗可忽略不计，假设两对齿轮
10、传动的载荷系数 K 相同。试： (1)标出齿轮 2 轮齿螺旋线的旋向，以使 SaFSaFtFYbmdKTY123.72096EH EHHZKT. Z).(KTudb 1 21212106 491590EH EHHZKTz ZTudb 121 2334243058. 075)( 40751)(1机械设计作业集- 8 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期II 轴轴承上所受轴向力小些；(2)画出各齿轮的受力图(力的作用点和方向 )；(3)判断哪个齿轮的接触强度最弱。答：题 1051 图（3）的解答在上一页。1052 图示为二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴 转向 n1 如图
11、所示。(1)合理确定斜齿轮 3 和 4 的螺旋线方向（画在图上） ， ；(2)在图上画出各齿轮的圆周力、径向力和轴向力的方向；(3)轴为输出轴，应从轴的哪端输出扭矩为好？为什么？答：题 1052 图应从轴的上端输出扭矩，使弯曲、扭转的变形抵消一部分。1053 有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参数为：m=4mm 、 z1=20、 z2=60，经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又进行了两种方案设计。方案二为：m=2mm 、 z1=40、 z2=120，其齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求；方案三为：m=2mm 、 z1=30、 z2=9
12、0。假设改进后其工作条件、载荷系数 K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，问：(1)改进后的方案二、方案三是否可用？12344n1aF2ar1rt2t 3aF4ar3rtnn12341nnn1aF2r2rtt 3aF4arrt机械设计作业集- 9 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期为什么？(2)应采用哪个方案更合理？为什么？答：(1) 方案二 与方案一的 d1 相同，齿面接触疲劳强度不变，可用。方案三比方案一的 d1 减小，齿面接触疲劳强度降低，不可用。(2) 方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在 d1 不变的条件下，齿数多、模数小有如下优点：1、重合度
13、 ，传动平稳；2、齿高 h，滑动系数，磨损；3、d a ，齿轮重量 ，切削量。四、设计计算题1052 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为 H1=700MPa， H2 =600MPa，求得中心距 a=100mm；现改用 H1=600MPa， H2=400MPa 的材料，若齿宽和其它条件不变，为保证接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距 a。解：即1053 一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20， z2=60，m=4mm，B 1=45mm，B 2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力 H1=500MPa， H2=430MPa，许用弯曲应力 F1=340MPa， mz80421z63
14、1 EEHtH ZubdKTZubdKF211T21121Hd21 2Ha1maH1504602机械设计作业集- 10 -班 级 成 绩姓 名 任 课 教 师学 号 批 改 日 期F2=280MPa，弯曲载荷系数 K=1.85，接触载荷系数 K=1.40，求大齿轮所允许的输出转矩 T2 (不计功率损失)。解：1、计算弯曲强度允许的输出转矩2、计算接触强度允许的输出转矩大齿轮所允许的输出转矩 T2=168938Nmm。10 一 54 有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数 z1=20，传动比 i=3，模数 m=4mm，齿宽 b = 80 mm，齿面接触应力 H = 400MPa，大齿轮
15、齿根弯曲应力 F2 = 50 MPa。现可忽略载荷系数 K 对强度的影响，试求：（1）小齿轮的齿根弯曲应力 F1；（2）当其他条件不变，而 b =40mm 时的齿面接触应力 H 和齿根弯曲应力 F1、 F2；（3）当传动比 i 及其他条件不变，而 z1= 40，m = 2 mm 时的齿面接触应力 H 和齿根弯曲应力 F1、 F2。解：（1）（2）（3） （因为 d1 不变）FSaFYzbmKT12NmSaFSa24598.705.140,in221134.785.1201SaFY9.2Sa NmnT73654521HEHZuzbK21NmZuKzbmTEH56312)8.19.40(3.1204,in22111 NmnT168952MPaYSaFF 0.573.28502121 HEHZuzbmKT21Pa68.540 FSaFYzbKT12MPa02.1480.51bF2MPaH MPazmF 02.420.5121 12
